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书友，你好。欢迎来到非凡精读馆，我是陈学雷。

下面我继续为大家介绍霍金的《时间简史》第二部分。在上一讲里，我介绍了这本书的第一部分，第一部分主要是霍金对之前的物理理论和研究进行了科普。涵盖的内容包括整个物理科学发展的历史脉络，具体的有相对论、量子力学，还有天文观测、粒子物理和微观上的一些探索。

在新的第二部分内容当中，霍金主要介绍的是他对于黑洞和宇宙学的研究。那么下面我会对这部分进行介绍。

一、黑洞

首先是第六章，也就是关于黑洞的内容。黑洞这个词是一位叫作惠勒的美国科学家提出的，他在1969年创造出来Black Hole（黑洞）这个名词。黑洞的概念在惠勒之前就已经有了，甚至在爱因斯坦提出广义相对论之前，牛顿提出万有引力之后，就已经产生了类似黑洞的概念。

01 黑洞是什么

当时在英国有一位科学家叫米歇尔，他就提出来：如果一颗恒星向外发射粒子，但假设粒子的速度不够，那它向上飞一段时间后就会落回到这颗恒星。如果光也是一种粒子（当时人们对于光速有限和光的波粒二象性认识不足，只能假设），并且光速是固定的，那它相当于从这颗恒星的表面发射出去，如果这个恒星的质量足够大，恒星的引力场足够强，那甚至光子也可以被吸回去。

法国的拉普拉斯也提出了类似的理论，不过霍金也提出来说当时的理论还是有些缺陷的。这个拉普拉斯在自己的书里一开始提到了这些内容，但是后来书再版时，他就把这个内容删除了。因为，当时大家可能不确定光到底是粒子还是一种波，直到广义相对论提出来了以后，人们在研究当中就发现会存在类似的情况，也就是在一些引力特别大的情况下，这个光是没有办法发出来的。

不过，当初关于黑洞的理论提出之后，大家并没有太相信这件事情。包括爱因斯坦，他当时都觉得这只是一个纯粹的理论，不一定会真实发生。大家之后真正开始重视黑洞理论的研究，实际上是因为对恒星有了更深入的认识。

我们知道，恒星发光的能量是来自它中心的核聚变反应。恒星内部的核聚变反应是指氢原子核发生聚合反应以后释放能量出来，但一颗恒星里的氢原子核数量是有限的，当所有的氢原子核都发生了聚变以后，恒星的能量就耗尽了。

在这种情况下，它没有新的能量支撑，它无法平衡它自身引力场的引力吸引。除非有新的能量释放，来平衡引力，如果没有新的能量释放出来，它就倾向于坍缩进去（坍缩，指恒星的物质收缩而挤压在一起。）

一旦坍缩就会产生一个问题。首先是一个叫钱德拉塞卡的印度科学家发现了问题。钱德拉塞卡在当时还是一个研究生，他在研究当中发现：正常情况下，像太阳这样的恒星能量耗光了以后，它就会逐渐地坍缩，形成一个我们叫作白矮星的天体。

如果这个恒星的质量比我们的太阳要大，那么它最后就会形成密度非常高的天体，用白矮星的概念就不能够解释它了。因为白矮星的质量有一个最大值，超过这个值，白矮星就不稳定了。那在钱德拉塞卡之后有一些科学家，比如说苏联的朗道，他提出了一个新的概念叫作中子星。朗道认为白矮星里的物质会进一步地收缩，原子核会堆积到一起，最后形成一个几乎完全由中子组成的致密天体——中子星。但是中子星也存在着质量上限，如果超过了这个质量上限，同样中子星也不可能存在了。

那么这样就存在着一个问题：白矮星和中子星都有最大质量，那如果恒星一开始的质量比这两者的最大质量还要大很多怎么办？

钱德拉塞卡他提出来：这时候恒星还会进一步坍缩。

但是他的这个思想在当时是受到了包括他的导师爱丁顿在内的很多老一派天文学家的反对，特别是爱丁顿对他的这个观点是非常反对的。但后来我们知道，钱德拉塞卡的这个理论实际上是正确的。

之后有不少人进一步去研究了这个问题，那其中很重要的比如有美国的原子弹之父奥本海默。奥本海默在和学生一起进行研究的时候发现，如果物体质量更大的话，物质就会坍缩进去，最后所有的物质都会汇聚到一个非常小的时空点上，而且这个点的时空的曲率变成无限大了。这个描述其实在我们今天来看就是所谓的黑洞，只不过当时这个名字还没有被取出来。

02 如果掉进黑洞会发生什么？

关于黑洞这个东西有很多奇怪的现象。站在黑洞以外的观测者角度来看的话，我们前面介绍过在引力场里时钟会变慢，那在物质掉下去的过程中，随着这个物质越来越靠近黑洞，它上面的时钟就越来越慢。所以，我们看上去好像它的时钟就停止下来再也不动了，它好像就静止在那里了。当然随着它的静止，它发的光也就越来越少，到最后它变黑了，我们也看不见它了，但是我们不会看到它掉进去。

如果你跟着物体一起掉进黑洞的话，你会发现并不是上文这样的情况。你会在很短的时间内就掉进去了，而且在掉进去的过程中，你会感受到很强的潮汐力。假设你是乘坐着飞船掉进去的，飞船在往里飞的时候，如果是船头冲着黑洞，那么船头受到的引力要比船尾强很多。这样一来就好像有一种力在把你的飞船给拉长，就像抻面条一样，宇航员或者飞船就都被抻成像面条一样的东西了。

在黑洞周围有一圈我们管它叫视界。一旦你穿越了这个视界以后，外面的人就再也看不到你了。因为你发出来的光无法穿过这个视界回到外面去，观测者只能够看到视界外面的东西，看不到里面。而你一旦穿过了视界以后，你会发现自己一直往里掉，最后到达了一个时空曲率无限大的地方，但在到达之前你可能就被撕碎了。